In this article, we develop a reactive distillation (RD) column configuration for the production of hydrogen. This RD column is in the HI decomposition section of the sulphur - iodine (SI) thermochemical cycle, in which HI decomposition and H2 separation take place simultaneously. The section plays a major role in high hydrogen production efficiency (that depends on reaction conversion and separation efficiency) of the SI cycle. In the column simulation, the rigorous thermodynamic phase equilibrium and reaction kinetic model are used. The tuning parameters involved in phase equilibrium model are dependent on interactive components and system temperature. For kinetic model, parameter values are adopted from the Aspen flowsheet simulator. Interestingly, there is no side reaction (e.g., solvation reaction, electrolyte decomposition and polyiodide formation) considered aiming to make the proposed model simple that leads to a challenging prediction. The process parameters are determined on the basis of optimal hydrogen production as reflux ratio = 0.87, total number of stages = 19 and feeding point at 8th stage. With this, the column operates at a reasonably low pressure (i.e., 8 bar) and produces hydrogen in the distillate with a desired composition (H2 = 9.18 mol%, H2O = 88.27 mol% and HI = 2.54 mol%). Finally, the results are compared with other model simulations. It is observed that the proposed scheme leads to consume a reasonably low energy requirement of 327 MJ/kmol of H2.
Lactic acid is widely used in the food, chemical and pharmaceutical industries, and there is an increasing demand for lactic acid as the raw material of poly lactic acid(PLA), which is a biodegradable polymer. Lactic acid production has been changing over from production by synthesis to production by fermentation, since the fermentation process is more nature friendly and economic. However, the fermentation method generates excess water and impurities with high boilers. The presence of high boilers and non volatility of lactic acid makes the separation of lactic acid very difficult job. Also, the purification-separation process requires the many investment costs and energy costs. Reactive distillation concept was also introduced for the process, giving higher selectivity and yield compared to the convention method. We introduce a new highly integrated process, reactive diving wall column, to reduce the capital and energy cost for producing a pure lactic acid. The reactive dividing wall column combines reactive distillation and dividing wall column. We compared capital and energy consumption required for the purification of lactic acid the between the proposed design structures. And we examined the effect of major process variables on the process performance and determined optimal process.
Lactic acid is of interest as the raw materials of polyactide that is a biodegradable polymer. For an effective purification of acid, batch distillation with the simultaneous reactions was used. Two Oldershow colums and reboilers were usde for fractionation of methanol and reactions. Two Oldershaw columns and reboilers were used for fractionation of methanol and reactions. Esterification reaction of lactic with methanol produced methyllactate and water. The productes of the esterification reaction, methl lactate and water were transported to the reboiler of the reproysis part. In hydroduced in the hydrolysis part and nureacter method lactic acid and methanol. Methanol produced in the hydroysis part and unreacted method lactic acid and methanol in the esterification part were separated by distillation and recycled to the revoiler of the esterification part so that the esterification reaction would be stimulated. Thus, pure lactic acid solution remained in the reboiler of the hydroysis part. The effect of the number of stages in column on the recovery yield was also inverstigated. In the operation with colums improved the fractionation of componets and stimulated the reactions in two parts.
Butyl acetate is produced from acetic acid and butanol via an esterification reaction in reactive distillation (RD). The product, butyl acetate, has been used as an internal entrainer until now. In this case, butyl acetate and water are removed at the top of column and separated into two different phases (organic and aqueous phases) after condensation, and butyl acetate rich organic phase is refluxed into the RD. This method makes butyl acetate remain high at the reactive zone, leading to lower equilibrium conversion and product yield. We introduced an extraneous entrainer to solve the problem. The extraneous entrainer forms a new azeotrope with water. The proposed process provides lower concentration of butyl acetate in the reactive zone than conventional RD processes using an internal entrainer. We compared the yield and production rate of butyl acetate between the proposed and conventional processes through pilot-scale experiments. Experimental and simulation results showed that the proposed process was more efficient than conventional process using internal entrainer.
Kang, Hyo Yoon;Hwang, Dong Won;Hwang, Young Kyu;Hwang, Jin-Soo;Chang, Jong-San
Korean Chemical Engineering Research
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v.51
no.2
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pp.189-194
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2013
A sulfonated activated carbon (AC-$SO_3H$) was used as a solid acid catalyst for dehydration of sorbitol to isosorbide and its catalytic performance was compared with the commercial solid acid such as acidic ion exchange resin, Amberlyst-36, and sulfated copper oxide. The catalytic performance with 100% sorbitol conversion and 52% isosorbide selectivity was obtained over AC-$SO_3H$ at 423.15 K. Although AC-$SO_3H$ possessed only 0.5 mmol/g of sulfur content, it showed the similar dehydration activity of sorbitol to isosorbide with Amberlyst-36 (5.4 mmol/g) at 423.15 K. Based on the high thermal and chemical stability of AC-$SO_3H$, one-step reactive distillation, where isosorbide separation can be carried out simultaneously with sorbitol dehydration, was tried to increase the recovery yield of isosobide from sorbitol. The reactive distillation process using AC-$SO_3H$, the turnover number of AC-$SO_3H$ was 4 times higher than the conventional two-step process using sulfuric acid.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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2002.11a
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pp.31-37
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2002
미국의 캘리포니아에서는 1995년도부터 휘발유의 옥탄가 향상제로 첨가되는 메틸 터셔리 부틸 이스(Methyl tert-Butyl Ether, MTBE)의 사용을 금지시켰다. MTBE의 사용이 금지된 가장 큰 이유는 MTBE의 물에 패한 용해도가 높아서 주유소 지하저장 탱크를 통하여 지하수를 오염시키고 저장탱크 바닥의 물을 배출시킴으로 인하여 지표수도 오염시키는 문제가 있었기 때문이다.(중략)
To improve the crossflow untrafiltration flux, we applied periodic oscillations in transmembrane pressure gradient in order to promote fluid turbulence by inducing repeated compression and relaxation of the cake/gel layer. The oscillatory forms used were square-, sine-, triangle-wave, and pumping interruption. The permeate flux profiles were mathematically simulated and compared with the experimental data. The result showed the periodic pumping interruption most effectively improved the overall flux by up to about 32%. Enough pumping off-time, at least on the order of tens of seconds, was needed to allow the solutes in the layer to diffuse back to the bulk phase. It was better to start the oscillations earlier before the layer was fully established. The square-wave oscillation yielded about 11% increase, which was particularly pronounced in the later part of the filtration. Either the amplitude or the period of the oscillations resulted little influence on flux.actate ester, and lactate ester produced in esterification reaction was distilled simultaneously with hydrolysis reaction into lactic acid. When the yields of lactic acid recovered by batch reactive distillations with various alcohols were compared, the yield of lactic acid was increased as the volatility of lactate ester was increased. In this batch reactive distillation, because the mixtures condensed in partial condensor were flown to reboiler through distillation column, the recovery yield of lactic acid was affected by operation temperature of partial condensor. Hydrolysis reaction into lactic acid in distillation column rarelyoccurred because of short retention time of lactate ester and water. Lactate ester was reacted into lactic acid in reboiler.
Pervaporation process using membrane is newly emerging energy saying and cost effect process instead of distillation process. Especially, in pertrochemical industry, pervaporation process is a strong candidate to substitute the conventional energy consuming processes because that petrochemical industry has much energy consuming separation processes, many azeotrope mixtures to separate and needs to compact space to install new process units. Aromatic/aliphatic separation including benzene/cyclohexane mixture, olefin/paraffin separation, xylene isomer separation, reactive monomer recovery and sulfur compound removal from gasoline have been inversitigated for the application of pervaporation membrane process by many researchers and are under commercializing.
The optimum conditions of the 1st and 2nd distillation had been investigated to obtaine a high quality monomeric MDI and fire reactive polymeric MDI by purification of crude MDI. Effect of additives on the monomeric MDI's color change, dimerization and the reactivity of polymeric MDI with standard polyol system has been tested. When the monomeric MDI yield is approximately 32%, 4,4'-MDI content is above 98% in the monomeric MDI at the 1st distillation. When the separation ratio of initial portion and residue percentage, reflux ratio are set at respectively, approximately 20wt%, 9wt%, above 2 in order to minimize the content of 2,4'-MDI in monomeric MDI, the freezing point of final distilled monomeric MDI is above $38.4^{\circ}C$. Since the monomeric MDI is inherently unstable in the room condition, monomeric MDI easily changes it's color and conducts self-polymerization reaction. To increase the stability of monomeric MDI, the composition of antioxidant, which is composed of phenolic 1st antioxidant, phosphorus 2nd antioxidant, UV absorbent and Hindered amine light stabilizer are used, and benzoyl chloride as antipolymerization agent test are that APHA color is less than 20, dimer content is remained less than 0.36wt% after 45 days storage of monomeric MDI.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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